JP5070120B2 - 粉体充填装置および粉体充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、容器内に粉体を充填する粉体充填装置および粉体充填方法に関する。

従来より、容器内に粉体を高密度化しながら充填する充填手法が知られている。例えば、特許文献１には、電子トナー、樹脂ビーズ、カーボン等の粉体を容器に充填する際、搬送配管の途中で粉体を高密度化する手法が開示されている。具体的には、ホッパー内の粉体にエアを導入して、粉体の流動性を高めた上で、搬送配管に粉体を供給する。搬送配管によって粉体を搬送する際、その途中で粉体中のエアが排出され、粉体が圧縮される。粉体の圧縮は、機械的な圧力または重力を用いて行われる。そして、圧縮された粉体が容器内に吐出され、これによって、容器内に粉体が高密度で充填される。また、特許文献２には、トナー、薬品、化粧品、食料品等の粉体を容器に充填する際、容器内で粉体を高密度化する手法が開示されている。この手法では、ホッパー内で攪拌された粉体は、粉体供給口より容器内にそのまま吐出されるが、この容器内には、粉体から分離したエアを排出するための排出管が別途挿入されている。そして、この排出管の先端には、吸引力によって粉体中のエアを分離するために、目の細かなメッシュ状のフィルタが設けられている。

特開平９−１９３９０２号公報 特開２００２−３４７７０１号公報

しかしながら、上述した特許文献１，２のいずれも、容器内に粉体を充填する充填装置が複雑になるという不都合がある。なぜなら、特許文献１では、搬送配管自体に分離したエアを排出する排出管を別途設けなければならず、また、特許文献２では、容器内に挿入される排出管を別途設けなければならないからからである。

そこで、本発明の目的は、比較的簡易な機構で、容器内に粉体を充填する作業の効率化を図ることである。

かかる課題を解決すべく、第１の発明は、ホッパーと、オーガーと、弾力性を有する多孔質部材とを有し、容器内に粉体を充填する粉体充填装置を提供する。ホッパーは、粉体を収容する。オーガーは、ホッパー内に収容された粉体を吐出口に導いて、この吐出口より粉体を吐出することによって、容器内に粉体を充填する。多孔質部材は、オーガーによって容器内に粉体を充填する際、自己の弾性変形によって容器の上部と密着するように、吐出口の全周に亘って設けられているとともに、容器内における加圧された粉体より分離したエアを排出する。

ここで、第１の発明において、吐出口に対して、容器を相対変位させる昇降機構をさらに設けてもよい。

第２の発明は、容器内に粉体を充填する粉体充填方法を提供する。この粉体充填方法は、粉体を吐出する吐出口と対向するように、容器をセットする第１のステップと、吐出口に対して容器を相対変位させることによって、吐出口の全周に亘って設けられた多孔質部材を、その弾性変形によって、容器の上部に密着させる第２のステップと、
吐出口より粉体を吐出することによって、容器内に粉体を充填するとともに、容器内における加圧された粉体より分離したエアを多孔質部材を介して排出する第３のステップと、容器の上部に密着した多孔質部材を容器の上部から離間させる第４のステップとを有する。

ここで、第２の発明において、容器に振動を与えて、容器内に充填された粉体の表面を平滑化する第５のステップをさらに設けてもよい。

第１および第２の発明によれば、吐出口の全周に亘って設けられた多孔質部材が弾性変形して、容器の上部と密着している状態において、容器内に粉体が充填される。その際、容器内の粉体が加圧されて、粉体に含まれているエアが分離し、多孔質部材を介して容器外に排出されるので、粉体の充填密度が高まる。その結果、容器内への粉体の充填工程を比較的簡易な機構で自動化でき、作業効率の向上を図ることが可能になる。

以下、容器内に充填すべき対象物として、ファンデーション、フェイスパウダー、アイシャドウといった粉体固形化粧料の粉体を一例に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、容器内に充填すべき各種の粉体に対して、広く適用可能である。

図１は、粉体充填装置の構成図である。この粉体充填装置は、ホッパー２と、オーガー３と、多孔質部材４と、テーブル５と、昇降機構６とを主体に構成されており、ホッパー２内に収容された粉体を容器７（化粧料容器）に充填する。テーブル５上の置かれた容器７の略中央には、粉体を充填するための収容スペースが形成されている。

オーガー３は、図示しない動力源（モータ等）によってスクリュー３ａ（図３を参照）を回転させ、ホッパー２内に収容された粉体を下方の吐出口３ｂへと導く。吐出口３ｂに導かれた粉体は、スクリュー３ａの回転に応じた速さで下方に吐出される。後述するように、吐出口３ｂの近傍には、例えばスポンジ等のように、弾性変形が可能な程度の弾力性を有し、かつ、多数の微小孔が形成された多孔質部材４が取り付けられている。昇降機構６は、テーブル５上に置かれた容器７を昇降させることによって、吐出口３ｂに対して、容器７を上下に相対変位させる。具体的には、容器７内に粉体を充填する場合には、テーブル５を上昇させるとともに、それ以外の場合には、テーブル５を下降させる。なお、吐出口３ｂに対する容器７の相対変位は、テーブル５の昇降ではなく、オーガー３の昇降によって行ってもよい。

図２は、粉体充填装置１の吐出口３ｂ近傍の要部斜視図である。オーガー３の下端３ｃは、水平方向に平面状に拡がっており、その下面には、多孔質部材４が設けられている。この多孔質部材４は、下端３ｃの中央に位置する注出口３ｂを塞がないように、注出口３ｂの全周に亘って設けられている。多孔質部材４は、粉体の充填対象となる容器７と当接した際、自己が十分に弾性変形できるような十分な厚み（一定）を有するとともに、容器７の上部形状に応じた形状を有する。本実施形態では、上部が開口した略円柱状の容器７を想定しているので、略ドーナツ状の多孔質部材４が用いられる。多孔質部材４は、オーガー３によって容器７内に粉体を充填する際、自己の弾性変形によって、容器７の上部と密着する。

つぎに、上述した粉体充填装置１を用いて、容器７内に粉体を充填する工程を、図３から図６を参照しつつ説明する。まず、図３に示すように、粉体を吐出する吐出口３ｂと対向するように、下降したテーブル５の上に容器７をセットする。

つぎに、図４に示すように、容器７の上部が多孔質部材４を部分的に押し潰すまで、換言すれば、多孔質部材４が弾性変形して容器７の上部と密着するまで、テーブル５を上昇させる。テーブル５を上昇させた状態では、容器７の上部と、オーガー３の下端３ｃとが離れているが、この隙間に介在する多孔質部材４の弾性変形によって、この隙間は十分に塞がれる。ただし、多孔質部材４は、その材質上の特性（内部に存在する多数の微小孔）によって、粉体の通過のみを規制するフィルタとしての機能を担っている。したがって、容器７の上部と密着した状態であっても、エアは、多孔質部材４内を通過することが可能である。そして、テーブル５を上昇させた状態において、スクリュー３ａを回転させる。これによって、ホッパー２内の粉体は下方へと導かれ、吐出口３ｂより粉体が吐出され、容器７内に所定量の粉体が充填される。

ここで、粉体の充填量は、容器７の収容スペースの容積よりも大きく設定されている。したがって、図５に示すように、充填の後半では、スクリュー３ａの高速回転に起因した粉体の過剰かつ強制的な供給によって、容器７内の粉体が下方に加圧（プレス）される。この加圧によって、粉体中に含まれているエアが粉体より分離する。分離したエアは、オーガー３の下端３ｃと容器７の上部との間に介在する弾性変形した多孔質部材４を通じて、容器７外へと排出される。

そして、図６に示すように、所定量の粉体の充填が完了した時点で、スクリュー３ａの回転を停止させる。その後、テーブル５を下降させて、多孔質部材４を容器７の上部から離間させる。これによって、容器７内への粉体の充填工程が完了する。なお、この状態において、容器７内に充填された粉体の表面は、平坦ではなく、吐出口３ｂの窪みに対応して、中央部分が凸状に盛り上がっている。そこで、次のプレス工程に先立ち、容器７に振動を与えて、容器７内に充填された粉体の表面を平滑化しておくことが好ましい。

このように、本実施形態によれば、吐出口３ｂの全周に亘って設けられた多孔質部材４が弾性変形して、容器７の上部と密着している状態において、容器７内に粉体が充填される。その際、スクリュー３ａの回転力によって、容器７内の粉体が加圧されて、粉体に含まれているエアが分離するとともに、分離したエアが多孔質部材４を介して容器７外に排出されるので、粉体の充填密度が高まる。その結果、容器７内への粉体の充填工程を比較的簡易な機構で自動化でき、作業効率の向上を図ることが可能になる。

粉体充填装置の構成図 粉体充填装置の吐出口近傍の要部斜視図 充填工程の説明図 充填工程の説明図 加圧によるエア排出の説明図 充填工程の説明図

符号の説明

１ 粉体充填装置
２ ホッパー
３ オーガー
３ａ スクリュー
３ｂ 吐出口
３ｃ 下端
４ 多孔質部材
５ テーブル
６ 昇降機構
７ 容器

Claims (4)

1. 容器内に粉体を充填する粉体充填装置において、
   粉体を収容するホッパーと、
   前記ホッパー内に収容された粉体を吐出口に導いて、当該吐出口より粉体を吐出することによって、前記容器内に粉体を充填するオーガーと、
   前記オーガーによって前記容器内に粉体を充填する際、自己の弾性変形によって前記容器の上部と密着するように、前記吐出口の全周に亘って設けられているとともに、前記容器内における加圧された粉体より分離したエアを排出する多孔質部材と
   を有することを特徴とする粉体充填装置。
2. 前記吐出口に対して、前記容器を相対変位させる昇降機構をさらに有することを特徴とする請求項１に記載された粉体充填装置。
3. 容器内に粉体を充填する粉体充填方法において、
   粉体を吐出する吐出口と対向するように、前記容器をセットする第１のステップと、
   前記吐出口の全周に亘って設けらた多孔質部材を、当該多孔質部材の弾性変形によって、前記容器の上部に密着させる第２のステップと、
   前記吐出口より粉体を吐出することによって、前記容器内に粉体を充填するとともに、前記容器内における加圧された粉体より分離したエアを前記多孔質部材を介して排出する第３のステップと、
   前記容器の上部に密着した前記多孔質部材を前記容器の上部から離間させる第４のステップと
   を有することを特徴とする粉体充填方法。
4. 前記容器に振動を与えて、前記容器内に充填された粉体の表面を平滑化する第５のステップをさらに有することを特徴とする請求項３に記載された粉体充填方法。

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